CN103287570A

CN103287570A - 一种z形折叠翼机构

Info

Publication number: CN103287570A
Application number: CN2013102135225A
Authority: CN
Inventors: 谷良贤; 孙武宁; 龚春林; 余旭东
Original assignee: Northwestern Polytechnical University
Current assignee: Northwestern Polytechnical University
Priority date: 2013-05-31
Filing date: 2013-05-31
Publication date: 2013-09-11

Abstract

本发明提出了一种Z形折叠翼机构，由内转轴机构、内翼、外转轴机构和外翼组成，内转轴机构由内动力机构、内作动筒、内曲柄摇杆机构、内转轴以及内耳片支座组成，内动力机构安装在外部机身中，外转轴机构由外动力机构、外作动筒、外曲柄摇杆机构、外转轴以及外耳片支座组成，外动力机构安装在内翼中；动力机构通过作动筒带动曲柄摇杆机构转动，摇杆带动转轴转动，内转轴带动内翼转动，外转轴带动外翼转动。通过内、外两套转轴机构实现了飞行器机翼变形，飞行器起飞时，机翼展开至最大翼展形状，而低空高速飞行时机翼内、外侧折叠成Z字型，结构简单可行。

Description

一种Z形折叠翼机构

技术领域

本发明涉及航空飞行器领域，具体为一种Z形折叠翼机构，用于实现飞行器改变其机翼外形。

背景技术

现代飞行器越来越具有多任务化的特点，不再局限于执行单一的攻击或侦查等任务。飞行器在执行多种飞行任务时，整个飞行包线会包括多种飞行状态，如巡航、盘旋、攻击等。不同飞行状态对飞行器的气动性能要求各不相同。固定翼飞行器的飞行性能无法在每个状态都达到最佳，进而燃油消耗将会变大，续航能力有限，而变形飞行器能够在飞行中改变机翼的外形特征，从而有效的增加机翼的效率，使飞行器在执行不同飞行任务时性能都能够保持最佳状态。

在变形飞行器的研究领域，美国已经开展多年并处于领先地位，技术相对比较成熟且发展比较迅速，完成了多种变形飞行器的设计及试飞实验。德国、英国等西方发达国家也相继完成了一些智能变形元件原理性演示验证，部分已经通过了飞行测试与实验。我们国家也越来越重视对变形飞行器的研究，对于智能材料的研究也取得了一定的成果，预计不远的将来可望在变形飞行器中得到运用。变形飞行器的研究主要集中在一下几个方向：1、基于智能材料与智能结构的自适应机翼技术。其中利用SMA驱动的无铰链弯曲结构的相关研究较多，其目的就是为了提高飞行器的效率和性能。1995年由DARPA，AFRL，NASA以及Northrop Grumman公司共同发起的智能机翼计划，提出使用无铰链翼结构实现机翼表面控制的概念。优点：整个飞行包线内，控制力得到增长，机翼增加显著升力，机翼结构平均减重20%。不足：只改变机翼的弦向外形，沿翼展方向基本不变，智能在较小的范围内获得结构重量和气动特性方面的收益。2、变体飞行器技术。它是指大范围的改变机翼的形状来达到改变气动外形提高飞行适应性的目的，目前主要包括美国研究的滑动蒙皮形状技术和折叠翼变形技术。a、滑动蒙皮变形技术通过微型结构和柔性蒙皮驱动机翼平面形状的变形。b、折叠翼变形技术是指在飞行过程中通过机翼折叠，改变机翼面积、展弦比等参数，以适应不同的飞行状态的要求。这种变形的最大特点是能够大幅度改变机翼面积。c、扑翼技术。具有保持固定外形的能力，又能根据需要像鸟翅膀那样随意变形的柔性机翼。经过多年不懈的探索，世界各国有很多研究机构都研制出了模拟昆虫翅膀的微型飞行器，但是这些技术都不太成熟，所采用的材料和驱动机构不适合推广到大型扑翼机上。

发明内容

要解决的技术问题

为解决现有技术存在的问题，本发明提出了一种Z形折叠翼机构，实现飞行器在飞行中改变机翼的外形特征，从而有效的增加机翼的效率，使飞行器在执行不同飞行任务时性能都能够保持最佳状态。

技术方案

本发明的技术方案为：

所述一种Z形折叠翼机构，其特征在于：由内转轴机构、内翼、外转轴机构和外翼组成；

所述内转轴机构由内动力机构、内作动筒、内曲柄摇杆机构、内转轴以及内耳片支座组成；所述内动力机构安装在外部机身中；内曲柄摇杆机构的摇杆与内转轴固定连接；所述内耳片支座分为与外部机身固定连接的内定耳片支座和与内翼固定连接的内动耳片支座，内定耳片支座以及内动耳片支座均与内转轴连接，其中内定耳片支座与内转轴间隙配合，内动耳片支座与内转轴固定连接；内动力机构驱动内作动筒直线运动，内作动筒带动内曲柄摇杆机构的摇杆转动，内曲柄摇杆机构的摇杆带动内转轴转动，内转轴带动内动耳片支座和内翼转动；

所述外转轴机构由外动力机构、外作动筒、外曲柄摇杆机构、外转轴以及外耳片支座组成；所述外动力机构安装在内翼中；外曲柄摇杆机构的摇杆与外转轴固定连接；所述外耳片支座分为与内翼固定连接的外定耳片支座和与外翼固定连接的外动耳片支座，外定耳片支座以及外动耳片支座均与外转轴连接，其中外定耳片支座与外转轴间隙配合，外动耳片支座与外转轴固定连接；外动力机构驱动外作动筒直线运动，外作动筒带动外曲柄摇杆机构的摇杆转动，外曲柄摇杆机构的摇杆带动外转轴转动，外转轴带动外动耳片支座和外翼转动。

所述一种Z形折叠翼机构，其特征在于：内曲柄摇杆机构的曲柄一端与内作动筒外端转动配合，内曲柄摇杆机构的曲柄的另一端与内曲柄摇杆机构的摇杆端部转动配合；外曲柄摇杆机构的曲柄一端与外作动筒外端转动配合，外曲柄摇杆机构的曲柄的另一端与外曲柄摇杆机构的摇杆端部转动配合。

所述一种Z形折叠翼机构，其特征在于：所述内耳片支座和外耳片支座均为两组，且两组内耳片支座分别位于内转轴的外端，两组外耳片支座分别位于外转轴的外端。

所述一种Z形折叠翼机构，其特征在于：内定耳片支座外端部与内动耳片支座外端部同轴嵌套配合，在内定耳片支座内安装有内弹簧和内止动销，内弹簧能够驱动内止动销插入内动耳片支座外侧面的销孔内，以阻止内动耳片支座转动；外定耳片支座外端部与外动耳片支座外端部同轴嵌套配合，在外定耳片支座内安装有外弹簧和外止动销，外弹簧能够驱动外止动销插入外动耳片支座外侧面的销孔内，以阻止外动耳片支座转动。

有益效果

本发明提出的Z形折叠翼机构通过内、外两套转轴机构实现了飞行器机翼变形，飞行器起飞时，机翼展开至最大翼展形状，而低空高速飞行时机翼内、外侧折叠成Z字型，结构简单可行。

附图说明

图1：本发明折叠翼结构图；

图2：转轴机构原理图；

图3：内转轴机构示意图；

图4：内定耳片支座连接示意图；

图5：定耳片支座与动耳片支座连接示意图；

图6：定耳片支座与动耳片支座运动关系示意图；

图7：摇杆与转轴的连接示意图；

其中：1、内转轴机构；2、内翼；3、外转轴机构；4、外翼；5、液压作动器；6、作动筒；7、曲柄；8、摇杆；9：第一内定耳片支座；10、第二内定耳片支座；11、第一内动耳片支座；12、第二内动耳片支座；13、限位螺母；14、内转轴；15、安装螺栓；16、固定螺母；17、弹簧；18、止动销；19、转轴固定键槽；20、销轴；21、开口销；22、螺栓；23、螺母。

具体实施方式

下面结合具体实施例描述本发明：

参照附图1，本发明提出的Z形折叠翼机构由内转轴机构1、内翼2、外转轴机构3和外翼4组成。

参照附图3，内转轴机构连接内翼和机身，所述内转轴机构由内动力机构、内作动筒、内曲柄摇杆机构、内转轴以及内耳片支座组成。内动力机构采用液压作动筒，液压作动筒安装在外部机身中，液压作动筒通过内作动筒连接内曲柄摇杆机构，内曲柄摇杆机构的摇杆两侧对称固定连接内转轴，连接方式为螺栓螺母连接。内耳片支座分为与外部机身固定连接的内定耳片支座和与内翼固定连接的内动耳片支座，其中内定耳片支座分为第一内定耳片支座和第二内定耳片支座，内动耳片支座也分为第一内动耳片支座和第二内动耳片支座。参照附图5和附图6，第一内定耳片支座外端部与第一内动耳片支座外端部同轴嵌套配合，内转轴端部与第一内定耳片支座间隙配合，内转轴端部与第一内动耳片支座通过键固定连接，在内转轴外侧还有限位螺母进行轴向限位。

参照附图7，曲柄摇杆机构中的曲柄与摇杆通过端部的销轴连接，曲柄和摇杆能够绕销轴转动，并且通过销轴末端的开口销对销轴进行轴向限位。

参照附图4，在定耳片支座内安装有弹簧和止动销，弹簧能够驱动止动销插入动耳片支座外侧面的销孔内，以阻止动耳片支座转动。

外转轴机构与内转轴结构的结构相同，外转轴机构连接外翼和内翼，外转轴机构的动力机构安装在内翼内。

当需要内翼和外翼偏转时，内转轴机构和外转轴机构的动力机构驱动作动筒直线运动，作动筒带动曲柄摇杆机构的摇杆转动，摇杆带动转轴转动，其中内转轴通过内动耳片支座带动内翼转动，外转轴通过外动耳片支座带动外翼转动。当内翼和外翼转动到指定角度时，弹簧驱动止动销插入动耳片支座外侧面的销孔内，从而锁定动耳片支座。

Claims

1.一种Z形折叠翼机构，其特征在于：由内转轴机构、内翼、外转轴机构和外翼组成；

2.根据权利要求1所述一种Z形折叠翼机构，其特征在于：内曲柄摇杆机构的曲柄一端与内作动筒外端转动配合，内曲柄摇杆机构的曲柄的另一端与内曲柄摇杆机构的摇杆端部转动配合；外曲柄摇杆机构的曲柄一端与外作动筒外端转动配合，外曲柄摇杆机构的曲柄的另一端与外曲柄摇杆机构的摇杆端部转动配合。

3.根据权利要求2所述一种Z形折叠翼机构，其特征在于：所述内耳片支座和外耳片支座均为两组，且两组内耳片支座分别位于内转轴的外端，两组外耳片支座分别位于外转轴的外端。

4.根据权利要求3所述一种Z形折叠翼机构，其特征在于：内定耳片支座外端部与内动耳片支座外端部同轴嵌套配合，在内定耳片支座内安装有内弹簧和内止动销，内弹簧能够驱动内止动销插入内动耳片支座外侧面的销孔内，以阻止内动耳片支座转动；外定耳片支座外端部与外动耳片支座外端部同轴嵌套配合，在外定耳片支座内安装有外弹簧和外止动销，外弹簧能够驱动外止动销插入外动耳片支座外侧面的销孔内，以阻止外动耳片支座转动。